Адаптивное моделирование в живых и неживых системах

Руководитель направления:	Бусловская Людмила Константиновна
Ведущие ученые в данной области:	Блажевич Сергей Владимирович, д-р. физ.-мат. наук, доцент, профессор кафедры информатики, естественнонаучных дисциплин и методик преподавания
Код ГРНТИ:	28.17.19; 34.55.17; 29.19.25

Образовательное структурное подразделение: Педагогический институт. Факультет дошкольного, начального и специального образования. Факультет математики и естественнонаучного образования.

Структурные подразделения: кафедра теории, педагогики и методики начального образования и изобразительного искусства; кафедра информатики, естественнонаучных дисциплин и методик преподавания, кафедра математики.

Состав (с указанием руководителя):

1. Бусловская Людмила Константиновна, д-р биол. наук, профессор, профессор кафедры теории, педагогики и методики начального образования и изобразительного искусства - руководитель направления.

2. Блажевич Сергей Владимирович, д-р физ.-мат. наук, доцент, профессор кафедры информатики, естественнонаучных дисциплин и методик преподавания.

3. Беляева И.Н., канд. физ.-мат. наук, доцент, доцент кафедры информатики, естественнонаучных дисциплин и методик преподавания.

4. Величко Максим Андреевич, канд. физ.-мат. наук, доцент, заведующий кафедрой математики.

5. Гальцева Оксана Александровна, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры информатики, естественнонаучных дисциплин и методик преподавания.

6. Ковтуненко Алексей Юрьевич, канд. биол. наук, доцент кафедры теории, педагогики и методики начального образования и изобразительного искусства.

7. Костина Ирина Борисовна, канд. филос. наук, доцент кафедры информатики, естественнонаучных дисциплин и методик преподавания.

8. Остапенко Светлана Ивановна, канд. пед. наук, доцент, доцент кафедры математики.

9. Пеньков Виктор Евгеньевич, д-р филос. наук, доцент, профессор кафедры информатики, естественнонаучных дисциплин и методик преподавания

10. Рыжкова Юлия Петровна, канд. биол. наук, доцент кафедры теории, педагогики и методики начального образования и изобразительного искусства.

11. Сатлер Ольга Николаевна, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой информатики, естественнонаучных дисциплин и методик преподавания.

12. Трикула Людмила Николаевна, канд. пед. наук., доцент, доцент кафедры информатики, естественнонаучных дисциплин и методик преподавания.

13. Чернявских Светлана Дмитриевна, канд. биол. наук, доцент, доцент кафедры информатики, естественнонаучных дисциплин и методик преподавания.

Актуальность научного направления.

В современном мире разработки адаптивных принципов управления различными системами необходимы во многих сферах приложения идей и методов кибернетики. Особенно интенсивно принципы адаптации разрабатываются для применения в системах автоматического управления различными объектами с заранее неизвестными и изменяющимися с течением времени характеристиками. Применение обычных принципов управления в подобных случаях часто оказывается малоэффективным, так как их использование предполагает наличие достаточно большого объема информации о характеристиках управляемого процесса.

В технических и некоторых других системах управления применения адаптивных моделей часто связано со стремлением получить оптимальное управление при неизвестных или изменяющихся случайным образом характеристиках управляемого процесса. Поэтому под адаптацией следует понимать процесс изменения величин параметров, структуры систем, а в некоторых случаях и управляющих воздействий на основе информации, получаемой во время управления с целью достижения определенного, оптимального качества управления, при начальной неопределенности и изменяющихся условиях работы.

В живых системах термином «адаптация» обозначают процессы, обеспечивающие удержание жизненно важных параметров, определяющих оптимальное функционирование организма, в границах физиологической нормы при изменении факторов окружающей среды.

В последние годы нами были изучены адаптационные механизмы возникновения, стадийность и характер протекания антистрессорных реакций в организме человека и животных при воздействии факторов разной силы. Создание эффективных адаптивных моделей функционирования организма человека и животных в условиях стресса позволит разрабатывать меры и способы профилактики и коррекции возникающих в этих условиях патологий. Для этой цели нами разрабатываются способы оценки адаптационных реакций, в частности, по динамике агранулоцитов и гранулоцитов крови, что создает объективную картину происходящих в организме изменений и позволяет провести точную диагностику.

Направления исследований.

1. Психофизиологические и педагогические аспекты моделирования адаптационных процессов у детей, подростков и молодежи.

2. Адаптивные модели жизненных функций у сельскохозяйственных животных при технологических стрессах.

3. Моделирование морфофункционального состояния ядерных гемоцитов позвоночных животных при адаптации к действию различных факторов среды.

4. Моделирование процессов теплопереноса в жидкостях и газах.

5. Моделирование алгоритмов самообучения интеллектуальных систем.

6. Физика взаимодействия релятивистских электронов с периодическими структурами.

Основные публикации за последние 5 лет:

1. Бусловская Л.К. Адаптационные реакции у коров при технологических операциях / Л.К. Бусловская, А.Ю. Ковтуненко, Ю.П. Рыжкова //Актуальные вопросы сельскохозяйственной биологии. - 2019. - № 2 (12). - С.3-9. ВАК

2. Бусловская Л.К. Эмоциональное состояние ребенка как критерий адаптации к новым социальным условиям / А.Ю. Ковтуненко, Ю.П. Рыжкова //Современные проблемы науки и образования, 2020. №6. ВАК

3. Buslovskaya, Lyudmila K., Kovtunenko Alexey Yu. Acid-base balance of farm animals during adaptation to high air temperature Web of Science/ 1 international journal of ecosystems and ecology science-ijees, 2021. - vol.11. - is.4. - pp.1013-1018. Web of Science

4. Buslovskaya, Lyudmila K., Kovtunenko, Alexey Yu. Acid-base relationships in the body of farm animals of different ages and productivity /1 international journal of ecosystems and ecology science-ijees, 2021. - vol.11. - is.4. - pp.983-988. Web of Science

5. Buslovskaya, Lyudmila K., Kovtunenko Alexey Yu. Adaptation of farm animals to housing conditions /1 international journal of ecosystems and ecology science-ijees, 2021. - vol.11. - is.4. - pp.1007-1012. Web of Science

6. Buslovskaya, Lyudmila K., Kovtunenko, Alexey Yu. Energy metabolism and productivity of farm ani-mals during adaptation to high air temperature /1 international journal of ecosystems and ecology science-ijees, 2021. - vol.11. - is.4. - pp.989-994. Web of Science

7. Buslovskaya, Lyudmila K., Kovtunenko, Alexey Yu. Influence of increased noise level on physiologi-cal state of broiler chickens in industrial conditions/1 international journal of ecosystems and ecology science-ijees, 2021. - vol.11. - is.4. - pp.1001-1006. Web of Science

8. Buslovskaya, Lyudmila K., Kovtunenko, Alexey Yu. Influence of production transport on physiological state of broiler chickens /1 international journal of ecosystems and ecology science-ijees, 2021. - vol.11. - is.4. - pp.995-1000 Web of Science

9. Бусловская Л.К. Физиологические аспекты адаптации сельскохозяйственных животных к стрессорам / Л.К. Бусловская, А.Ю. Ковтуненко //Москва: ИНФРА-М, 2022. — 179 с. — (Научная мысль). — DOI10.12737/1867635 Монография

10. Chernyavskikh S.D., Adamova V.V., Trikula L.N., Krasovskaya L.V., Velichko M.A. Leukocytes phagocytic activity under moderate hypotension conditions in some representatives of bony fish, amphibians and reptiles / EurAsian Journal of BioSciences. – 2019. No 13 (2), pp. 953-956.

11. Chernyavskikh S.D., Borisov I.P., Ostapenko S.I., Tsetsorina T.A.,Sokolskii A.G., Vitokhina N.N. The Project Method in Teaching Future Mathematics Teachers / International Journal of Engineering and Advanced Technology(TM) – 2019. Vol. 8, No. 6S. – S. 745-747.

12. Chernyavskikh S.D., Borodaeva Z.А., Borisovskiy I.P. Ostapenko S.I., Galtseva O.A. Blood protein spectrum in representatives of the fish superclass / EurAsian Journal of BioSciences, 2019. 13 (2), pp. 979-981.

13. Blazhevich S.V., Noskov A.V. Interpretation of the results of the experiment on generation of parametric X-radiation by relativistic electrons in a single-crystal target // Nuclear Inst, and Methods in Physics Research B 441 (2019) 119–125.( WoS, Scopus).

14. Носков А.В., Блажевич С.В., Люшина К.С. Когерентное рентгеновское излучение, возбуждаемое пучком релятивистских электронов в монокристалле в направлении оси пучка // Журнал экспериментальной и теоретической физики, 2019, том 155, вып. 2, стр. 242–257 (ВАК).

15. Kostina I.B., Gladkikh Y.P., Velichko M.A., Krasovskaya L.V., Satler O.N. Assessment of Ecological Consciousness Formation among Adolescent Girls in the Learning Process by Means of Specialized Computer Systems // International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE) ISSN: 2277-3878, Volume-8 Issue-2S10, September 2019

16. Migal L.V., Bondarev V.G., Bondareva T.P., Belyaeva I.N. Mathematical model of coordination number of spherical packing // Compusoft; Nagda Том 8, Изд. 6, (Jun 2019): 3187-3191 (Scopus).

17. Belyaeva I.N., Chekanov N.A, Migal L.V., Bondarev V.G. Symbolic-numeric approach for solving linear differential equations of the fourth order // Compusoft; Nagda Том 8, Изд. 6, (Jun 2019): 3182-3186. (Scopus).

18. Беляева И.Н., Кириченко И.К., Пташный О.Д., Чеканов Н.А., Чеканова Н.Н., Ярхо Т.А. Решение одномерного уравнения Шредингера с учетом эффектов туннелирования методом компьютерного расчета // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2019. Вып. 11. – С. 283-290. (Web of Science)

19. Беляева И.Н., Чеканов Н.А., Кириченко И.К., Чеканова Н.Н. Учет эффектов туннелирования при вычислении энергетического спектра уравнения Шредингера // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2019. Вып. 11. – С. 291-297. (Web of Science)

20. Blazhevich S.V., A.V. Noskov Interpretation of the results of the experiment on generation of parametric X-radiation by relativistic electrons in a single-crystal target // Nuclear Inst. and Methods in Physics Research B 441 (2019) 119–125 (Web of Science)

21. Блажевич С.В., Люшина К.С., Носков А.В. Когерентное рентгеновское излучение, возбуждаемое пучком релятивистских электронов в монокристалле в направлении оси пучка // ЖЭТФ, 2019 г., Том 155, Вып. 2, стр. 242 (Web of Science)

22. Belyaeva, I.N., Kirichenko, I.K.; Ptashnyi, O.D., Chekanova, N.N., Yarkho T.A. Normalization of classical hamiltonian systems with two degrees of freedom // physical and chemical aspects of the study of clusters nanostructures and nanomaterials, 2020. - Is.12. - pp. 348-355 (WoS)

23. Velichko M.A., Satler O.N., Trikula L.N., Kostina I.B., Makarova Y.A. Development of Interactive Demo Stations for STEM Subjects Teaching // International Journal of Management (IJM) (Scopus) – 2020.

24. Blazhevich S., Noskov A., Shevchuk O. Coherent X-ray radiation excited by a beam of relativistic electrons in a layered periodic structure // Journal of Instrumentation, 15 (5), art. no. C05075, 2020. (Scopus, WoS)

25. Blazhevich S.V., Drygina Y.A., Shevchuk O.Y., Noskov A.V. Coherent X-Ray Radiation Generated Near the Axis of the Beam of Relativistic Electrons in an Artificial Periodic Structure // Journal of Surface Investigation, 14 (3), pp. 586-595. 2020 (Scopus, WoS)

26. Blazhevich S.V., Bronnikova M.V., Noskov A.V. Determining the divergence of an ultra-relativistic electron beam from the diffracted transition radiation in a single-crystal target // Physics Letters, Section A: General, Atomic and Solid State Physics, 384 (16), 2020 (Scopus, WoS)

27. Blazhevich S., Bronnikova M., Lyushina K., Noskov A., Zagorodnyuk R. On the problem of application of diffracted transition radiation for indication of relativistic electron beam parameters // JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2020. - Vol.15. - Is.5. - at.#C05021 (Scopus, WoS).

28. Москалев И.Н., Семенов А.В., Величко М.А. и др. Перспективы использования СВЧ-анализаторов объемной доли компонентов продуктов добычи газоконденсатных и нефтегазоконденсатных скважин при больших расходах газа. // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2020. – № 12 (569). – С. 5-10.

29. Do Huu Quyet, Hoang Thi Thuy Duong, Chernyavskikh S.D. Pham Huu Tinh, Tran Van Dat, Nguyen Tai Tu Red blood cell Morphology of some fish species in Ha Tinh and Nha Trang, Vietnam / Ecology, Environment and Conservation. – 2021. 27, pp. 175-180.

30. Velichko M.A., Chernyavskikh S.D., Vitokhina N.N. Bugaevskaya A.N., Ostapenko S.I., Motkina N.N., Tsetsorina T.A., Mandrika G.V. Physical modeling of various processes in development of the system for monitoring the concentration of suspended particles in the air / Caspian Journal of Environmental Sciences, 2021. - Vol. 20 No. 1. pp. 165-170.

31. Чернявских С.Д., До Хыу Кует. Компенсаторно-приспособительные реакции системы крови рыб на действие разных факторов среды / Монография. – Белгород: ООО «Эпицентр», 2021. – 132 с.

Основные проекты/ Грантовая активность и хоздоговора (за последние 5 лет).

1. Грант Российского Научного Фонда «Влияние динамики пучка релятивистских электронов в структурированных мишенях на спектрально-угловые характеристики когерентного излучения», 2015-2018 г. Блажевич С.В. – руководитель.

2. Гидродинамический симулятор добычи редких металлов подземным выщелачиванием. 2018-2020. 18-17-00142 32.01.77. Мейрманов А.М. – руководитель.

3. Грант Российского Научного Фонда «Бесконтактные методы неразрушающей диагностики пучков релятивитских электронов», 2017-2020 г. Блажевич С.В. – руководитель.

4. Проект программы Европейского Союза «Эразмус+» «Интегрированный подход к подготовке преподавателей STEM» (STEM) на 2019-2021 гг.. Соглашение о партнерстве № 598367-PA07 от 30.04.2019. Чернявских С.Д. – руководитель.

5. Грант НИУ «БелГУ» «Разработка комплексной программы для обучающихся математического и естественнонаучного профилей Школы НИУ «БелГУ» с использованием STEM-технологий» №737-ОД от 15.08.2018. Чернявских С.Д. – руководитель.

6. Проект, реализуемый при поддержке Фонда содействия инновациям «Разработка системы пробоотбора и анализа содержания взвешенных частиц в атмосфере воздуха» Договор 21ГРСОПР-С7-I5/63659 от 23.11.2020, заявка Р-81298 от 29.05.2020 Основное направление программы: Новые приборы и интеллектуальные производственные технологии. Величко М.А. – руководитель.

7. Проект по заказу ФГУП «Нефтехимавтоматика» «Разработка прототипа электронной части автоматического аппарата для определения температуры вспышки в закрытом тигле Пенски-Мартенса для реализации методик ГОСТ Р ЕН ИСО 2719-2008, ГОСТ 6356-75 и ГОСТ ISO 2719 -201». Величко М.А. – руководитель.

8. Проект программы «Приоритет-2030» № 20180181 «Получение студентами дополнительной квалификации по ИТ-профилю на базе цифровой кафедры» (Лидеры будущего). 2022 – 2024. Сатлер О.Н. – руководитель программы ДПП ПП «Web-программирование в профессиональной деятельности».

9. Грант НИУ«БелГУ» 2020 «Диагностика и оценка стресс реакций у животных в условиях промышленного производства сельскохозяйственной продукции» № 337-ОД 16.04.2020 Руководитель Бусловская Л.К.

10. Грант РФФИ 19-013-00173 2018-2020 «Комплексное исследование двигательной активности растущего человека в условиях вариативной системы физического воспитания» Руководитель Волошина Л.Н., исполнители Бусловская Л.К., Ковтуненко А.Ю., Рыжкова Ю.П.

Научные результаты (за последние 5 лет).

По направлению «Моделирование морфофункционального состояния ядерных гемоцитов позвоночных животных при адаптации к действию различных факторов среды»:

1. Изучена роль ядерных эритроцитов представителей позвоночных животных в осуществлении защитной функции, проявляющейся в процессах миграции и фагоцитоза.

2. С помощью метода атомно-силовой микроскопии показаны компенсаторно-приспособительные реакции плазмалеммы ядерных гемоцитов позвоночных животных, тесно связанные с морфометрическими показателями клеток крови, в ответ на изменение температуры и снижение осмолярности среды.

По направлению «Автоматизация работы сложных измерительных устройств и стендов»:

1. Создана модель и подготовлены элементы аэродинамических систем для эталонной стационарной поверочной установки в рамках проекта «Разработка системы пробоотбора и анализа содержания взвешенных частиц в атмосфере воздуха» программы «Развитие-СОПР 2020».

2. Собрана и успешно протестирована аэродинамическая система эталонной мобильной поверочной установки. Для корректной автономной работы системы и обработки результатов разработаны: «Алгоритм обработки сигналов в пъезо- и оптических датчиках», «Алгоритм автосопровождения источника излучения технического зрения».

3. Создан прототип автоматизированного устройства определения температуры вспышки с управлением по WiFi, разработан алгоритм работы отдельных его компонентов в рамках проекта по заказу ФГУП «Нефтехимавтоматика».

По направлению «Физика взаимодействия релятивистских электронов с периодическими структурами»:

Изучены взаимодействия пучков релятивистских электронов с кристаллами и искусственными периодическими средами: проведено компьютерное моделирование физических процессов, осуществлена обработка данных физического эксперимента и создана программа, позволяющая получать разрешение цифровых изображений, значительно превышающее разрешение самих регистрирующих приборов.

По направлению «Технологии виртуальной и дополненной реальности»:

1. Разработана ДПП ПП «Web-программирование в профессиональной деятельности» для получения студентами дополнительной квалификации по ИТ-профилю на базе цифровой кафедры в рамках программы «Приоритет-2030» № 20180181.

2. Получено Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020660267 "Обучающая программа «Игра по информатике Метро»" (Сатлер О.Н., Степанюк С.А.). Дата регистрации 01.09.2020.

3. Получено Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020660581 "Обучающая игра по информатике «Найти выход»" (Величко М.А., Сатлер О.Н., Коренькова Н.А.). Дата регистрации 25.08.2020.

4. Получено Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021662189 "Обучающая игра по информатике «Найти выход»" (Сатлер О.Н., Пронина М.В.). Дата регистрации 23.07.2021.

5. Разработана программа для магистров «Подготовка преподавателей STEM» в рамках реализации международного проекта «Интегрированный подход к подготовке преподавателей STEM» по программе Европейского Союза «Эразмус+».

6. Разработана комплексная программа для обучающихся математического и естественнонаучного профилей Школы НИУ «БелГУ» с использованием STEM-технологий.

По направлению «Психофизиологические и педагогические аспекты моделирования адаптационных процессов у детей, подростков и молодежи Грант РФФИ 19-013-00173 2018-2020 «Комплексное исследование двигательной активности растущего человека в условиях вариативной системы физического воспитания»:

1. Разработаны адаптационная концепция и модели регулирования двигательной активности дошкольников и младших школьников, в том числе с ОВЗ, в условиях вариативной системы физического воспитания.

2. Подготовлено научно-методическое обеспечение процесса физического воспитания и развития дошкольников и младших школьников, в том числе с ОВЗ, в условиях вариативной системы.

3. Выявлены физиологические аспекты влияния разных режимов двигательной активности на рост и развитие, физическую и умственную работоспособность, здоровье, адаптационные возможности дошкольников и младших школьников в норме и с ОВЗ.

По направлению «Адаптивные модели жизненных функций у сельскохозяйственных животных при технологических стрессах» и «Моделирование морфофункционального состояния ядерных гемоцитов позвоночных животных при адаптации к действию различных факторов среды» (Грант НИУ«БелГУ» 2020 «Диагностика и оценка стресс реакций у животных в условиях промышленного производства сельскохозяйственной продукции» № 337-ОД 16.04.2020):

Разработана и апробирована технология диагностики стресс реакций у животных, доказана эффективность ее применения в условиях промышленного производства сельскохозяйственной продукции.

Список защищённых диссертационных работ, выполненных за последние 5 лет:

1. Ерыгина Нелли Сергеевна. Кандидатская диссертация, специальность 01.01.03 – математическая физика. Тема: «Корректность начально-краевых задач фильтрации жидкости из водоема в грунт». Дата защиты 27 декабря 2018, в диссертационном совете Д 212.015.15 при ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет».

2. Гальцева Оксана Александровна. Кандидатская диссертация, специальность 05.13.18 – математическое моделирование, численные методы и комплексы программ. Тема: «Математическое моделирование конвективной диффузии растворов в пористых грунтовых средах». Дата защиты 24 ноября 2020, в диссертационном совете БелГУ.01.01 при ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет».

Информацию предоставила Л.К. Бусловская 10.11.2023